Биосинтез пиримидиновых рибонуклеотидов

Применение меченых атомов позволило выяснить происхождение каждого из атомов пиримидинового кольца:

Биосинтез уридинмонофосфата (УМФ) — общего предшественника всех пиримидиновых нуклеотидов включает шесть реакций.

1. Образование карбамоилфосфата при действии карбамоилфосфатсинтетазы II (КФС II). Донором аминогруппы в этой реакции является глутамин (амидная группа). При синтезе мочевины (гл. 24) в реакции синтеза карбамоилфосфата участвует NH₃, а не глутамин и эта реакция катализируется карбамоилфосфатсинтетазой I (КФС I). Установлено, что КФС I содержится только в митохондриях печени и катализирует синтез мочевины, а КФС II присутствует в цитозоле практически всех клеток организма и участвует в синтезе пиримидинов:

2. Карбамоильная группа переносится от карбамоилфосфата на а-аминогруппу аспарагиновой кислоты; эта реакция катализируется аспартаткарбамоилтрансферазой (АКТФ):

3. Под действием дигидрооротазы происходит циклизация /V-карбамоиласпартата и образование дигидрооротовой кислоты:

4. Дигидрооротовая кислота окисляется в оротовую кислоту НАД⁺-зависимой дигидрооротатдегидрогеназой (ДОДГ):

Синтез пиримидинового кольца завершается на этом этапе.

5. Присоединение рибозо-5-фосфата. Оно осуществляется при взаимодействии оротовой кислоты с ФРПФ в реакции, катализируемой оротатфосфорибозилтрансферазой (ОФТФ):

Фермент специфичен в отношении оротовой кислоты; ни ее предшественники, ни родственные пиримидины не могут служить для него субстратом.

Синтез уридиловой кислоты (УМФ) завершается путем необратимого декарбоксилирования оротоидин-5'-фосфата (ОМФ) оротоидинмонофосфатдекарбоксилазой (ОМФДК):

Фактическими предшественниками для синтеза нуклеиновой кислоты служат нуклеозидтрифосфаты, которые образуются из нуклсотидмонофосфатов (НМФ) в результате двух последовательно протекающих трансферазных реакций:

Трансферазы, катализирующие эти реакции, не проявляют специфичности в отношении оснований и фосфорилируют аденин-, гуанин-, урацили цитозиннуклеотиды. При таких реакциях обшее содержание АТФ, естественно, снижается. Следует помнить, что этот трифосфат образуется в результате экзергонических окислительных реакций в процессе окислительного фосфорилирования.

Таким образом, образование УТФ из УМФ происходит в результате последовательных трансферазных (киназных) реакций при действии нуклеозидмонофосфати нуклсозиддифосфаттрансфераз:

Молекула УТФ выполняет в процессах метаболизма следующие важные функции:

• • структурный предшественник, необходимый для синтеза РНК;
• • общий родоначальник всех остальных пиримидиновых нуклеотидов;
• • переносчик различных соединений в других метаболических превращениях, например глюкозы при синтезе гликогена, глюкуроновой кислоты в реакциях конъюгации и др.

Биосинтез цитидинтрифосфага (ЦТФ). Известен только один путь образования цитидиновых нуклеотидов, а именно аминирование УТФ, в котором донором аминогруппы выступает глутамин:

Следует отметить, что ферменты реутилизации пиримидиновых оснований, т. е. их повторного использования в реакциях биосинтеза нуклеотидов, не были обнаружены.